Calcul des volumes de terrassement à partir de modèles

de projet 3D Avec Autocad civil 3D 2015

Travail inclus dans les activités du module de topographie

Réalisé par : ELASRI Abdessadek

Sous l’encadrement de : M. Abdelkarim ELARRIM

13/01/2015

Filière Géoinformation 2ème année

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1. Introduction

Les terrassements constituent les travaux de préparation de l’infrastructure des ouvrages de génie civil. Ils permettent d’établir la plateforme des niveaux inférieurs d’une construction ainsi que les accès à ces niveaux .D’une manière générale dans une opération de construction ils constituent un lot très important et peuvent dans quelques cas engager des moyens très importants même si la construction projetée reste modeste.

2. Définitions et terminologie.

2.1. Définition d’un terrassement.

D’une façon générale, tout mouvement de terres (remblai ou déblai) constitue un terrassement.

Creuser une fouille, une rigole ou plus généralement modifier le relief du sol représente en soi des terrassements.

2.2. Opérations diverses.

- Un terrassement par déblai consiste à enlever des terres initialement en place ;

- Un terrassement par remblai consiste à mettre en place, en générale par apport ou dépôt, des terres préalablement prélevées.

- Les travaux de terrassement sont généralement précédés par des opérations d’implantation et de piquetage destinés à matérialiser les mouvements de terres en fonction des nivellements définitifs à obtenir.

2.3. Ouvrages connexes

Les opérations de terrassement visent également à l’exécution :

- de la préparation des fondations superficielles ou profondes.

- d’ouvrages annexes aux bâtiments tels que les ouvrages de voierie (routes d’accès, aires de stationnement et aires diverses…)

- d’ouvrages d’infrastructure des réseaux enterrés (canalisations diverses, galeries regards etc.).

2.4. Opérations élémentaires de terrassements.

1. la fouille : opération consistant en l’extraction de déblais.

2. la charge : Mise en charge des déblais dans des véhicules de transport.

3. Le transport.

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4. la mise en décharge : sur un site de stockage (mise en dépôt) en vue d’une utilisation future en vers la décharge publique (mise en remblai).

2.5. Sujétions et considérations diverses.

Les opérations de terrassement s’effectuent souvent dans des conditions difficiles qui nécessitent des précautions particulières :

- Terrassement en mauvais terrains (peu consistants et instables…)

- Terrassement profonds nécessitant des opérations d’étaiement de blindage…

- Terrassement en zone urbaine à proximité de constructions existantes nécessitant également des précautions.

- Terrassement en présence d’eau (présence d’une nappe phréatique).

En conclusion, les travaux de terrassement nécessitent des études approfondies en vue un contrôle du prix de revient de ces derniers ainsi que le choix du matériel et les méthodes de réalisation appropriés à leur réalisation.

3. Méthodes de calcul des volumes de terrassement.

3.1 La méthode de quadrillage.

Cette méthode est la base de calcul des volumes pour la plupart des logiciels modernes. Tout ce dont on a besoin sur le terrain est un niveau, une mire, une chaîne et des piquets. Le levé sur le terrain se fait par la méthode de quadrillage et le calcul par la méthode des prismes tronqués.

Principe :

À l’extérieur du site on place des piquets de façon à ce qu’ils forment un réseau de petits carrés. On prend des altitudes aux coins des petits carrés avant et après l’excavation et chaque changement en élévation est calculé. Pour chaque carré le volume est approximativement égal à la moyenne des profondeurs fois l’aire du carré. Pour les parties qui ne sont pas couvertes entièrement par un carré, le volume peut être calculé en multipliant l’aire de la figure avec la moyenne des profondeurs.

La méthode de calcul des prismes tronqués.

À la base de cette méthode reste la formule du volume du prisme tronqué.

V=a*b*(h1+h2+h3+h4)/4

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Ou autrement dit, la superficie de la base fois la moyenne des hauteurs. Cette méthode consiste à établir un quadrillage et à déterminer l'altitude de chaque sommet avant et après l'excavation. Si on considère l'ensemble des prismes tronqués ainsi obtenus, la formule est la suivante:

V= A/4 x (Σh1+2Σh2+3Σh3+4Σh4)

Attention ! L'indice en rouge indique le nombre de quadrilatères contigus à un même sommet.

Min 1, Max 4

Exemple : calcul de volumes par la méthode des prismes tronqués.

Quel est le volume d'excavation de l'emplacement si la superficie d'un quadrilatère est de 100m² et si les altitudes mesurées avant et après l'excavation sont les suivantes?

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V= A/4 x (Σh1+2Σh2+3Σh3+4Σh4)

Σh1 =7.1+1.9+1.7+2.7+6.1+51=24.60

Σh2=5.9+5.0+3.6+6.8+6.6+4.0=31.90

Σh3=3.0+5.0=8.0

Σh4=5.8+6.2=12.0

V=100/4*(24.60+2*31.90+3*8.0+4*12.0)

V=4010 m³

3.2. La méthode des sections en travers

Méthode très pratique lorsqu’il s’agit des projets qui s’étendent sur un axe longitudinal (routes, digues, barrages de terre ou roche etc.)

Lorsqu’on emploie cette méthode, on mesure des sections en travers perpendiculaires à l'axe du projet. Plus l'intervalle est petit, plus l'estimation est proche de la vraie valeur. Dans cette méthode le volume se calcule à l'aide de la formule de la moyenne des bases ou de la formule du prismatoide.

FORMULE DE LA MOYENNE DES BASES V=h x (S1+S2)/2

Ou encore plus précis

FORMULE DU PRISMATOIDE V=h/6 x (S1+4Sm+S2)

Sm - surface de la section médiane

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Si on regarde ça du point de vue mathématique, il est nécessaire de connaître la surface de la section médiane. Dans les projets qui comprennent plusieurs sections on prend comme bases les sections de rang impair, et comme sections médianes les sections intermédiaires. S'il y a un nombre impair de sections, la formule devient alors

V= h/3 x (S1+Sn+2ΣS impair+ 4ΣS pair)

S1 la surface de la première section

Sn la surface de la dernière section

4. Calcul des volumes de terrassement à partir de modèles de projet 3D

Ce tutoriel explique comment calculer les volumes de terrassement de déblai et de remblai entre deux surfaces.

Les volumes de terrassements et de matériaux sont calculés en comparant deux surfaces l'une à l'autre. Il est possible de calculer les quantités entre les tabulations dérivées de modèles de surfaces réguliers et de surfaces de projet 3D.

Les tables définissables par l'utilisateur indiquent les matériaux définis par telle ou telle surface ainsi que les caractéristiques de ces matériaux. Enfin, l'analyse de l'aire permet de mettre en tableau les quantités de matériaux le long du projet 3D.

4.1. Révision des critères de métré et des paramètres de rapport

Métré : Le métré consiste à quantifier tous les éléments d'un ouvrage réalisé et à

ne pas confondre avec avant métré qui lui servira à quantifier des parties d'ouvrages

en vue de la réalisation d'un projet.

L'avant métré se situe en amont du projet alors que le métré se situe en phase de

conception du projet. Il servira notamment à quantifier les quantités de matériaux

engagés par l'entreprise et servira à la rémunération de celle-ci.

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Les paramètres de rapport de métré incluent les critères de métré par défaut utilisés

pour créer les listes de matériaux et les styles par défaut des tables. Les critères de

métré incluent une liste des matériaux indiquant les surfaces et les formes à partir

desquelles vous souhaitez générer les informations relatives au volume.

Révision des paramètres de métré

1. Ouvrez le fichier Earthworks-1.dwg. Le dessin s'ouvre avec trois fenêtres affichées.

2. Dans l'onglet Paramètres de la fenêtre d'outils, développez MétréCommandes.

3. Sous l'ensemble Commandes, cliquez deux fois sur GenerateQuantitiesReport pour afficher la

boîte de dialogue Modifier les paramètres de commande.

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4. Passez en revue les différents paramètres disponibles, mais n'effectuez aucune

modification. Lorsque vous avez terminé, cliquez sur Annuler.

Examen des critères de métré

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1. Dans l'onglet Paramètres de la fenêtre d'outils, développez Métré Critères de

métré.

Trois styles sont définis dans l'ensemble. 2. Cliquez deux fois sur le style Earthworks pour ouvrir la boîte de dialogue Critères de métré.

3. Cliquez sur l'onglet Liste des matériaux.

Cet onglet contient une table prédéfinie pour le calcul des volumes de terrassement

(déblai et remblai) en comparant le calque d'une surface de référentiel avec le

calque d'une surface de terrain naturel.

4. Développez l'élément Earthworks dans le tableau.Vous allez utiliser les critères

de terrassement dans l’étape suivante pour calculer le métré.

Notez que la Condition de la surface EG (TN) est réglée sur Base, tandis que la

surface Datum (Référentiel) est réglée sur Comparer. Cela indique que le matériau

estremblayé lorsque la surface Datum (Référentiel) est au-dessus de la surface EG

(TN) et déblayé lorsque la surface Datum (Référentiel) est en dessous de EG (TN).

Notez également les valeurs des trois coefficients dans la table :

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Le coefficient de foisonnement est généralement utilisé comme coefficient d'expansion du déblai. Il est généralement supérieur ou égal à 1.0.

Le coefficient de tassement est généralement utilisé comme coefficient de

compactage du remblai. Il est généralement supérieur ou égal à 1.0.

Le coefficient de rendement indique le pourcentage de déblai qui peut servir de

remblai. Il devrait être inférieur ou égal à 1.0.

5. Cliquez sur Annuler.

4. 2. Création d'une liste des matériaux

Dans cette étape, vous créerez une liste de matériaux définissant les critères de

métré et les surfaces à comparer lors de l'analyse de terrassements.Une liste des

matériaux est nécessaire pour générer un rapport sur les volumes de terrassements ou un

diagramme d'équilibrage des déblais et remblais. Une liste des matériaux spécifie les

surfaces de terrain naturel et de référentiel à comparer et est enregistrée avec les propriétés

de tabulation.

Créer une liste de matériaux

1. cliquez sur l'onglet Analyse le groupe de fonctions Volumes et matériaux

Calculer les matériaux.

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2. Dans la boîte de dialogue Sélectionner un groupe de tabulations, spécifiez les

paramètres

suivants :

-Sélectionner un axe : Centerline (1)

-Sélectionner un groupe de tabulations : SLG-1

3. Cliquez sur OK.

La boîte de dialogue Calculer les matériaux s'affiche ; elle contient la liste de tous

les éléments définis

d'après les critères sélectionnés.

4. Vérifiez que le champ Critères de métré est défini sur Earthworks.

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5. Dans le tableau, développez l'élément Surfaces.

Les surfaces EG (TN) et Datum (Référentiel) sont affichées. Les noms des objets

réels définissant ces

surfaces sont alors affichés.

5. Dans la colonne Nom de l'objet, à la ligne EG (TN), cliquez sur <Cliquez

ici...>. Sélectionnez TN

(EG) dans la liste.

6. Dans la colonne Nom de l'objet, à la ligne Datum, cliquez sur <Cliquez

ici...>. Sélectionnez Corridor - (1) Datum dans la liste.

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Dans les paramètres de terrassement, TN est définie comme la surface de

référence et Référentiel comme la surface de comparaison. Les champs Nom

de l'objet indiquent les objets invoquant une surface EG (TN) comme surface

de référence et une surface Datum (Référentiel) comme surface de

comparaison. Ces critères peuvent être utilisés avec plusieurs projets et

projets 3D.

Les champs Nom de l'objet de la boîte de dialogue Calculer les

matériaux définissent une surface et une surface de projet 3D spécifiques à

mettre en correspondance avec les noms des critères de terrassement.

7. Cliquez sur OK.

Le calcul est effectué et une liste de matériaux est stockée avec les propriétés du

groupe de tabulations. Dans le dessin, notez que les zones de déblai et de remblai

sont grisées. Passez le curseur sur les zones grisées pour examiner les informations

qui s'affichent.

4.3. Génération d'un rapport sur les volumes.

Dans cette étape, vous allez utiliser les critères de terrassement pour générer un rapport de métré.

Générer un rapport sur les volumes.

1. Cliquez sur l'onglet Analyse le groupe de fonctions Volumes et matériaux Rapport sur les volumes.

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2. Dans la boîte de dialogue Générer un rapport des quantités, spécifiez les

paramètres suivants :

-Sélectionner un axe : Centerline (1)

-Sélectionner un groupe de tabulations : SLG-1

-Sélectionner une liste de matériaux : Material List - (1)

Il s'agit de la liste de matériaux que vous avez créée dans la partie 2 (création d’une liste des matériaux), lorsque vous avez calculé les quantités de volume pour le groupe de tabulations utilisant les critères de terrassement.

-Sélectionner une feuille de style : Earthwork.xsl

-Afficher un rapport XML : Sélectionné

3.cliquez sur OK.

4. le rapport est affiché.

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Le volume de déblai correspond à la zone de matériaux déblayés multipliée par le coefficient de foisonnement défini dans les critères de métré. Le volume de remblai correspond à la zone de matériaux remblayés multipliée par le coefficient de tassement.

La moyenne des zones de chaque matériau est calculée entre les abscisses curvilignes et multipliée par la différence des abscisses curvilignes pour obtenir les volumes incrémentiels. Ces volumes sont ajoutés d'une abscisse curviligne à l'autre pour obtenir les volumes cumulés.

Enfin, le volume cumulé. La valeur Volume net à chaque abscisse curviligne équivaut au volume cumulé réutilisable moins le volume de remblai cumulé.